Le phytoplancton est constitué d'organismes capables d'élaborer par photosynthèse leur propre substance organique à partir de l'énergie solaire, de l'eau, du dioxyde de carbone et des sels nutritifs. Il est localisé dans les couches superficielles éclairées de l'océan mondial soit généralement de la surface à 100m de profondeur. A quelques exceptions près (sargasses, Oscillatoria, ...), il est constitué d'algues unicellulaires libres de petite taille qui peuvent réunies parfois en chaînes de plusieurs cellules, ou de bactéries photosynthétiques, les cyanobactéries. La flore est estimée à 474-504 genres regroupant 3444-4375 espèces. Mais ces chiffres augmentent au gré des découvertes. Ainsi pour les seules Diatomées la nomenclature s'enrichit chaque année de 3 à 4 genres et d'environ une nouvelle espèce par jour. Ces nouvelles descriptions ne devraient pas augmenter sensiblement l'importance relative du nombre d'espèces décrites du phytoplancton.
Les cellules du phytoplancton ne constituent que 0.3% des espèces décrites. Elles ont une répartition mondiale et se distribuent par rapport aux grandes divisions climatiques classiques. On distingue des espèces d'eaux froides, d'eaux tempérées et d'eaux chaudes intertropicales. Les eaux antarctiques forment un ensemble séparé, où l'on trouve des espèces endémiques.
On distingue classiquement 4 grands types de cellules de phytoplancton se répartissant entre Eucaryotes dont les cellules sont munies d'un noyau et Procaryotes dont les cellules sont démunies d'un noyau.